РАЗДЕЛ 2
ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Повышение технико-экономических показателей процесса горячей прокатки
полос на основе расширения сортамента, повышения качества и снижения
себестоимости готовой металлопродукции
Становление Украины как государства с развитой рыночной экономикой вызвало
изменение приоритетов в развитии отраслей промышленности, в том числе и в
металлургии. В условиях жесткой конкурентной борьбы на первое место выходят
такие факторы, как расширение сортамента и повышение качества металлопродукции
в сочетании со снижением удельных затрат и экономией энергоносителей. Все это в
полной мере относится и к широкополосным станам горячей прокатки (ШСГП),
которые занимают одно из основных мест в прокатном переделе металлургии
страны.
В связи с ограниченными финансовыми возможностями металлургических предприятий
стран СНГ и, в частности, Украины создание новых прокатных станов,
обеспечивающих весь комплекс технологических и конструктивных мероприятий,
рассмотренных в рамках раздела 1, в настоящее время является весьма
проблематичным. Наиболее реальным решением указанных выше задач является
максимальное использование оборудования существующих широкополосных станов с
доведением его до соответствующего уровня при минимально возможных затратах.
Причем исходя из ограниченных возможностях реконструкции черновых групп,
решение следует искать применительно к чистовым группам рабочих клетей за счет
комплекса технологических и конструктивных мероприятий, а также за счет
совершенствования систем автоматизации на основе современной микроэлементной
базы и адаптированных математических моделей процесса горячей прокатки. Решение
этих задач возможно только на основе принятия научно обоснованных решений по
совершенствованию технологии и оборудования рабочих клетей чистовой группы, что
обусловливает необходимость проведения дальнейших исследований для установления
основных закономерностей процесса горячей прокатки относительно тонких, в том
числе и особо тонких полос. При этом, немаловажную роль играет экономия
материальных затрат за счет снижения трудоемкости и сроков выполнения
проектно-технологических и проектно-конструкторских задач.
Экономия материальных ресурсов в сочетании с широкими возможностями современных
вычислительных средств обусловливает необходимость увеличения доли
теоретических исследований и математического моделирования по отношению к
экспериментальным исследованиям. Отмеченное выдвигает повышенные требования к
степени научной обоснованности и достоверности используемых математических
моделей и полноте учета исходных предпосылок. В этой связи роль
экспериментальных исследований остается достаточно важной при решении вопросов
проектирования и уточнения исходных данных для математического моделирования,
численной реализации полученных моделей, а также оценки степени достоверности
получаемых в каждом конкретном случае результатов. Все отмеченное выше
свидетельствует о необходимости комплексного подхода и рационального сочетания
теоретических и экспериментальных исследований процесса горячей прокатки
относительно тонких полос.
2.2 Выбор и обоснование методов теоретических исследований
Теоретические исследования основных закономерностей формирования
напряженно-деформированного состояния металла при горячей прокатке особо тонких
горячекатаных полос были проведены с использованием теоретико-экспериментальных
методов с последующим качественным и количественным анализом полученных
результатов. В основу исследований были положены методы теории упругости и
пластичности, а также методы численного математического моделирования.
По сравнению с достаточно полно изученным процессом горячей прокатки полос
толщиной свыше 1,2 мм процесс горячей прокатки особо тонких полос имеет ряд
существенных отличий. Прежде всего, процесс реализуется в ранее не
исследованном диапазоне соотношений длины дуги контакта и средней толщины
полосы (L/hср>6). Кроме того, условия прокатки тонких полос в чистовой группе,
особенно в последних клетях, характеризуются температурами в нижнем для горячей
деформации диапазоне, высокими степенями и скоростями деформации, что влечет за
собой необходимость учета ряда факторов, не характерных при моделировании
других процессов горячей прокатки. Поэтому особое внимание при математическом
моделировании уделялось уточнению исходных предпосылок для расчета, а также
анализу граничных условий очага деформации.
В качестве аналитических описаний значений сопротивления деформаций
составляющих композиции использовали широко апробированную для целого ряда
материалов зависимости В.Л. Андреюка [52, 53] и М.Я. Бровмана [50, 51].
Коэффициенты регрессии для каждого отдельного материала принимали согласно
рекомендациям работ [40, 51-53].
Для описания текущих по длине очага деформации коэффициентов внешнего и
межслойного трения использовали известные степенные описания [65, 67]. Опорные
значения коэффициентов трения, а также степенные показатели математических
описаний, соответствующих анализируемому в каждом случае процессу, определяли
путем статистической обработки результатов экспериментальных исследований,
представленных в научно-технической литературе [38-41, 152-155].
Для расчета степени использования запаса пластичности прокатываемого материала
с учетом характера развития напряжений и деформаций во времени использовали
методики, представленные в работах [156, 157].
Расчет упругих деформаций валков и полосы при горячей прокатке был произведен с
использованием результатов работ [55-57, 67], основанных на ме
- Київ+380960830922